Нормы потребления воды на хозяйственно-питьевые нужды, противопожарные и производственные цели

 

При проектировании систем водоснабжения определение требуемого потребителю количества воды является ответственной задачей.

Суммарное водопотребление в городе слагается из расходов на хозяйственно-питьевые нужды населения, поливку улиц и зеленых насаждений, хозяйственно-питьевые цели и приемку душей рабочими во время пребывания на предприятии, технологические нужды промышленных предприятий и для нужд пожаротушения.

С 1985 г. в нашей стране действуют нормы хозяйственно-питьевого водопотребления, утвержденные Госстроем СССР и приведенные в СНиПе (табл. 14.1). В приведенных нормах расход воды учитывается на все хозяйственно-питьевые нужды людей как в жилых домах, так и в общественных зданиях (столовых, банях, прачечных, кино, клубах и т. п.).

Расход хозяйственно-питьевой воды не является постоянным и меняется по сезонам года, поэтому при проектировании системы водоснабжения необходимо кроме суточной нормы Q_cyт.mах водопотребления, приведенной в табл. 1, знать и вероятную максимальную суточную норму Q_cyт.max, которая рассчитывается с учетом коэффициента суточной неравномерности К_сут-

 

 

Таблица 1

Степень благоустройства районов жилой застройки	Удельное хозяйственно-питьевоеводопотре-бление в населенных пунктах на одного жителя среднесуточное (за год), л/сут
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией: без ванн с ваннами и местными водонагревателями с централизованным горячим водоснабжением Застройка зданиями, не оборудованными водопроводом и канализацией, с водопользованием из водоразборных колонок	125... 160 160... 230 230... 350   30... 50

 

Рекомендуемые расходы воды на поливку и мойку улиц и площадей, а также на поливку зеленых насаждений приведены в таблице 2. При отсутствии данных о площадях, подлежащих поливке, СНиП рекомендует принимать для предварительных расчетов суммарный расход воды на поливку, исходя из нормы 50... 90 л/сут на одного жителя (в зависимости от климатических условий).

 

Таблица 2

Назначение воды	Измеритель	Расход воды на поливку л/м2
Механизированная мойка усовершенство-ванных покрытий проездов и площадей Механизированная поливка усовершенствованных покрытий проездов и площадей Поливка вручную (из шлангов) усовершенствованных покрытий тротуаров и проездов Поливка городских зеленых насаждений Поливка газонов и цветников	1 мойка     1 поливка     То же	1,2... 1,5   0,3... 0,4     0,4... 0,5 3... 4 4... 6

 

Примечание. Число поливок в сутки должно приниматься в зависимости от местных климатических условий.

Расходы на хозяйственно-питьевые нужды рабочих принимают: для цехов со значительным тепловыделением — 45 л, в остальных цехах — 25 л на каждого работающего в смену. В дополнение к этому на производствах, связанных с загрязнением тела или требующих особого санитарного режима, должен быть учтен расход воды в душевых из расчета 500 л/ч на одну душевую сетку.

При проектировании систем водоснабжения промышленных предприятий расчетные расходы воды для нужд производства принимают по указанию технологов. Для предварительных ориентировочных расчетов потребления воды на производственные нужды могут использоваться удельные расходы воды на единицу продукции в различных промышленных предприятиях, полученные из опыта эксплуатации и опубликованные институтом ВОДГЕО.

СНиП рекомендует учитывать расходы воды на нужды местной промышленности (получающей воду из городского водопровода) и на неучтенные расходы в размере 10...20% от суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Расчетный расход воды для тушения одного пожара, а также число возможных одновременных пожаров на территории населенного пункта или промышленного предприятия устанавливают в зависимости от размеров населенных мест, расчетного числа жителей, огнестойкости построек, плотности и характера застройки.

Нормы расхода воды для тушения пожаров в городах и поселках, указанные в СНиП 2.04.02—84, приведены в таблице 3.

Расход воды для пожаротушения на промышленных предприятиях должен определяться в зависимости от характера производства и степени огнестойкости производственных зданий по таблице 4. Расчетное количество одновременных пожаров на территории промышленного предприятия принимают в зависимости от площади территории: при площади до 150 га — один пожар, при площади 150 га и более –два. Подробные указания по определению расходов воды на тушение пожаров изложены в СНиП 2.04.02- 84.

При определении запаса воды, необходимой для тушения пожара, расчетную продолжительность тушения пожара принимают равной 3 ч.

Таблица 3.

Количество жителей в населенном пункте или в районе города, тыс. чел	Расчетное количество одновременных пожаров	Расход воды на один пожар, л/с, при застройке зданиями независимо от степени огнестойкости	Количество жителей в населенном пункте или в районе города, тыс. чел	Расчетное количество одновременных пожаров	Расход воды на один пожар, л/с, при застройке зданиями независимо от степени огнестойкости
до двух этажей	в три этажа и выше	до двух этажей	в три этажа и выше
		- -				- - - - - -

 

 

Таблица 4.

Степень огнестойкости здания	Категория производства	Расход воды на один пожар, л/с, при обьеме здания, тыс.м3
до 3	от 3 до 5	от до	от 20 до 50	от 50 до 200	от 200 до 400	от 400 до 600
I и II I и II III III IV и V IV и V	Г, Д.Е А.Б.В Г.Д В Г.Д В					- -	- - - -	- - - -

 

Режим водопотребления

 

Рассматриваемые ниже схемы и системы водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий определяют лишь наличие и взаимное расположение отдельных элементов водопровода. Размеры отдельных сооружений и установок, число и мощность насосов, объем резервуаров, высоту и емкость баков водонапорных башен, диаметры труб водоводов и сети определяют путем расчета этих элементов в соответствии с количеством подаваемой ими воды и с назначенным для них режимом работы.

Основным фактором, определяющим режим работы всех элементов и системы водоснабжения, является режим расходования воды потребителями, которых эта система должна обслуживать.

При проектировании водопроводов промышленных предприятий режим расходования воды на производственные нужды задается в соответствии с технологией предприятия графиком водопотребления.

Сложнее точно установить режим водопотребления водопроводов населенных мест. Здесь режим расходования воды населением определяется целым рядом факторов бытового характера, связанных с режимом жизни и трудовой деятельности людей.

Чтобы правильно запроектировать режим работы отдельных элементов системы, необходимо задаться вероятным графиком водопотребления в течение расчетных суток наибольшего водопотребления. Для этого необходимо учитывать коэффициент часовой неравномерности, который рассчитывается по формуле

К_ч.max = a_max · β_max ·

К_ч.min = a_min·β_min·

 

где α - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, согласно СНиПу:

a_max=l,2...1,4; a_min = 0,4...0,6;

β - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте (принимается по таблице. 2 СНиП 2.04.02- 84).

Это позволяет определить расчетную величину максимального за сутки часового расхода. Для суток максимального водопотребления этот расход составит

Q_{cyт. max} ⁼ К_cут.max·Q_{cyт. m}

где Q_{cyт. m} - средний часовой расход в сутки наибольшего водо­потребления.

Величина Q_cyт.max представляет собой только водопотребленне на хозяйственно-питьевые нужды населения. Для получения полного расчетного максимального суточного расхода необходимо к полученной величине Q_cyт.max прибавить расчетные расходы воды на все нужды промышленных предприятий, забирающих воду из сети городского водопровода, а также на другие цели, не предусмотренные нормами таблица 1.

Следует отметить, что расход воды в течение каждого часа также колеблется. Однако при расчете водопровода условно принимают, что расход в течение часа остается постоянным. Исходя из такого допущения расчетный секундный расход в час максимального водопотребления можно принять равным

q_c.max = Q_сут.max / 3600.

Для проектирования водопровода кроме максимального часового расхода необходимо знать график вероятного колебания расхода воды по часам суток. Изучение режима водопотребления в населенных местах различного типа позволило определить для них характерные графики колебания расхода в течение суток.

На рис. 1 приведен такой график.

В нем отношение его максимальной ординаты к средней (4,177) дает определенную величину коэффициента часовой неравномерности К. В табл.5 даны величины расходов в отдельные часы суток (в % от суточного расхода) для примера рис. 1.

Как указывалось выше, расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих во время их пребывания на производстве определяется дополнительно и прибавляется к хозяйственно-питьевому водопотреблению населения города. При этом неравномерность водопотребления в течение каждой смены характеризуется коэффициентом часовой неравномерности, который принимают равным 2,5 для горячих цехов и 3,0 для остальных цехов. Расчетная продолжительность действия душей принимается 45 мин после каждой смены.

Колебания расходов воды в течение суток на производственные нужды промышленности диктуются особенностями технологического процесса и способами потребления воды, а также зависят от числа смен работы предприятия в сутки. График потребления воды из городского водопровода на технические нужды промышленных предприятий принимают в зависимости от режима забора ими воды из сети водопровода.

 

Рис 1. Пример графика суточного водопотребления при коэффициенте К_общ=1.25

Часы суток	Часовой расход воды%, от суточного при α=1,25	Часы суток	Часовой расход воды%, от суточного при α=1,25
0...1 1...2 2...3 3...4 4...5 5...6 6...7 7...8 8...9 9...10 10...11 11...12	3,35 3,25 3,3 3,2 3,25 3,4 3,85 4,45 5,2 5,05 4,85 4,6	12...13 13...14 14...15 15...16 16...17 17...18 18...19 19...20 20...21 21...22 22...23 23...24	4,6 4,55 4,75 4,7 4,65 4,35 4,4 4,3 4,3 4,2 3,75 3,7

 

Таким образом, при проектировании городского водопровода должен быть составлен общий график водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды населения и потребления воды из сети городского водопровода промышленными предприятиями.

 

Расчетный расход воды

 

Основным измерителем количества воды, требуемой для водоснабжения объекта, принимается суточный расход. Нормы водопотребления позволяют определить потребность в воде объекта, для которого проектируется водопровод.

Величина вероятного максимального суточного расхода в дни максимального водопотребления города или поселка является тем расчетным расходом, на подачу которого должен быть рассчитан проектируемый водопровод. Эта величина может быть определена по формуле

Q_сут.m=Σq_ж·N_ж/100

где q_ж - норма расхода воды на одного жителя в сутки наибольшего водопотребления, л; N_ж - расчетное число жителей, которое должно приниматься в соответствии с проектом планирования города или поселка.

Для определения полного суточного расчетного количества воды на хозяйственно-питьевые нужды города или поселка к найденной величине расхода должны быть добавлены количества воды, требуемые на хозяйственно-питьевые нужды рабочих во время их пребывания на производстве.

Расход воды за одну смену, м³/см, составит

q_см = 0,025n_х._ц + 0,045n_г._ц.

В 1 ч максимального водопотребления расход, м³/ч, равен

Q_max.ч = 0,025n_х._ц·2,5 /8+0,045n_г._ц. 3/8

где 0,025 и 0,045 - норма водопотребления на одного работающего за смену соответственно в холодных и горячих цехах; n_х._ц и n_г._ц. - количество работающих соответственно в холодных и горячих цехах; 2,5 и 3 - коэффициенты неравномерности водопотребления соответственно в холодных и горячих цехах; 8 - число часов работы в смену.

Расход воды на прием душей составит

q_душ = 0,5n

где 0,5 - часовой расход на одну душевую сетку, м³/ч; п - количество душе­вых сеток принимается в соответствии со СНиП II -30-76 и II-90-81.

Дополнительно должны быть определены расходы воды на поливку площадей, улиц и зеленых насаждений.

Расход воды на технологические нужды промышленных пред­приятий на территории города определяется по заданиям техно­лога.

На основании вычисленных расходов составляется суммарная таблица водопотребления за сутки максимального водопотребления.

Графики и таблицы водопотребления и подачи воды насосами.

После того как принят режим водопотребления, должен быть установлен и режим работы отдельных сооружений водопровода. Все эти сооружения должны быть рассчитаны на работу в сутки максимального водопотребления.

Проследим связь между режимом отдельных элементов водопровода на примере схемы городского водопровода, приведенной на рис. 2, а, б. Пусть режим расходования воды городом в течение суток задан графиком водопотребления согласно рис. 1. В этом случае водопроводная сеть подает воду непосредственно к водоразборным устройствам. Следовательно, режим работы сети в целом определяется режимом водоразбора и может характеризоваться тем же графиком водопотребления.

В рассматриваемой системе вода подается в сеть насосной станцией II подъема. График работы этой станции назначается в зависимости от принятого графика водопотребления и по возможности к нему приближается. При подаче воды насосами в отдельные часы суток количество поданной воды не будет совпадать с количеством израсходованной (см. график рис. 1).

При рассмотрении совмещенных графиков подачи и потребления воды легко уяснить роль водонапорной башни.

В часы, когда подача воды насосами превышает потребление ее городом, избыток воды подается в башню.

В часы, когда потребление превышает gодачу, недостающее количество воды пополняется из башни.

Следовательно, водонапорная башня компенсирует несовпадение режимов подачи и потребления воды в отдельные часы суток, накапливая избыток подаваемой воды в одни часы и пополняя недостаток в другие.

Для уменьшения требуемой регулирующей емкости бака стремятся приблизить кривую подачи воды к кривой потребления. Достичь этого можно увеличением ступеней графика подачи, однако это вызывает увеличение числа агрегатов насосой станции, т. е. ее удорожание и усложнение эксплуатации.

 

Рис. 2. Общая схема водоснабжения населенного места:

1 - водозаборное сооружение; 2 - насосная станция I подъема; 3 -очистные сооружения; 4 - резервуары чистой воды; 5 - насосная станция II подъема; 6 - водоводы; 7 - водонапорная башня; 8 - водопроводная сеть

 

В современных водопроводах, имеющих водонапорные башни, число ступеней графика работы насосных станций II подъема колеблется в пределах от одной (для малых водопроводов) до трех (для средних водопроводов). Для крупных водопроводов количество ступеней значительно увеличивается и поэтому в настоящее время в крупных водопроводах от строительства башен отказываются.

Некоторые производственные водопроводы имеют равномерное недопотребление в течение суток, поэтому устройство водонапор­ной башни как регулирующей емкости здесь вообще не требуется.

После того как принят график водопотребления и в соответствии с ним намечен график работы насосной станции II подъема, определяется режим работы всех элементов водопровода, непосредственно связанных с насосной станцией.

4. Свободные напоры в водопроводной сети при обычной работе и при пожаротушении. Пьезометрические линии

 

Насосные станции II подъема должны подавать воду потребителю не только в требуемом количестве, но и под определенным напором. Разбор воды большинством потребителей происходит на некоторой высоте над поверхностью земли, поэтому в водопроводной сети должно быть обеспечено давление, необходимое для подъема воды на эту высоту.

Так, для подачи воды в верхние этажи здания в городской водопроводной сети необходимо иметь внутреннее давление, достаточное для подъема и соответствующего излива воды в наивысшей водоразборной точке, т. е. пьезометрическая высота в точке ответвления от городской сети должна равняться сумме геометрической высоты подъема воды и суммарной потери напора на пути движения воды. Пьезометрическая высота требуемая для нормальной хозяйственной работы водопровода, обычно называется свободным хозяйственным напором, м, который равен

Н_св = Н_о+ h_и+ h

где Н_о - геометрическая высота расположения над поверхностью земли наивысшей водоразборной точки, м; h_и - свободный напор излива, который необходимо обеспечить у водоразборных приборов, м; h - потери напора в трубах, фасонных частях и арматуре на участке от точки присоединения к линии городской сети до водоразборной точки, м.

Путем гидравлического расчета можно найти величины h и h_u и определить свободный напор Н_св, требуемый в данной точке сети наружного водопровода.

При расчете водопровода величину Н_св принимают различной для отдельных районов в зависимости от расчетной этажности их застройки.

 

Рис.3. Положение пьезометрических линий максимального водоразбора

 

Так, СНиП рекомендуют следующие величины требуемого свободного напора в сети водопровода населенных мест: Н_св =10 м при одноэтажной застройке; и при большей этажности Необходимо прибавлять по 4 м на каждый следующий этаж.

На рис. 3 схематически показано положение пьезометрических линий для момента максимального водоразбора для населенного пункта.

Рисунок наглядно показывает, что наиболее неблагоприятно расположенными в отношении напора оказываются точки, дальше всего отстоящие от башни. В этих точках самые низкие пьезометрические отметки вследствие падения напора в сети на пути от источника питания до этих конечных точек. Вместе с тем, чем меньше геодезическая отметка точки, тем больше величина располагаемого свободного напора.

Для определения величины расчетного напора, который необходимо создать в начале сети, выбирают критическую точку сети, наиболее неблагоприятную как в отношении ее геодезической отметки, так и в отношении удаленности от источника питания.

На рис. 3 такой критической точкой будет точка а, наиболее высокая из конечных точек сети. Пьезометрическая линия, характеризующая падение напора в сети в часы максимального водоразбора, показана схематически в виде сплошной линии. По схеме можно установить связь между напорами в отдельных характерных точках системы, а именно:

z_б+H_б= z+H_cв+ Σh

где z_б+H_б - соответственно геодезическая отметка и расчетная высота башни; z - геодезическая отметка критической точки; Σh - потери напора на участке от башни до критической точки.

Расчетная высота башни, т. е. высота расположения дна бака башни над поверхностью земли, может быть определена по формуле

H_б= H_cв+ Σh-(z_б – z)

Водонапорную башню следует стремиться располагать на вы­соких отметках. Если в результате расчета будет получено, что высота башни равна нулю, то вместо башни устраивают резервуар, расположенный на поверхности земли.

На рис. 4 показана пьезометрическая линия для водопровода, подающего воду от насосной станции II подъема до башни. Расчетным положением пьезометрической линии, определяющим величину напора насосов, будет такое, при котором конечная точка пьезометрической линии располагается на высоте максимального уровня воды в баке башни.

При этом величина потери напора в водоводе должна соответствовать максимальному количеству воды, подаваемой насосами по графику работы насосной станции.

Напор, создаваемый насосами (без учета высоты всасывания и потерь на всасывание), м, будет равен

H_н=(z_б – z_н)+ (H_б+ H_о)+h_в (.1)

где z_н - отметка оси насоса, м; H_о - расчетная высота бака башни, м; h_в - потери напора в водоводе, м.

Аналогичным образом устанавливают зависимость между напором, создаваемым насосами I подъема, и свободным напором, который необходимо создать у очистных сооружений с учетом отметок местности и потерь напора в трубах.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: